2.1. 소리의 잔향
실내에 일정한 음을 발생시키면 이 소리가 실내에서 여러 번 반사되므로 음원을 정지시켜도 음이 잠시 남는 여운 또는 울림현상이 생기는 데 이를 '잔향' (Reverberation)이라고 한다. 잔향의 정도는 '잔향시간' (Reverberation time, RT)으로 측정할 수 있는데, 잔향 시간은 실내에서 음원이 정상상태에 달한 후 정지시키고 그 후 음향의 에너지 밀도가 100만분의 1, 즉 60dB 감쇠되기까지의 시간으로 정의하고 있다. 이는 여운시간 또는 여음시간이라고도 한다.
적당한 잔향시간은 대화의 이해도를 증가시키고 음악을 풍요롭게 하기 때문에 실내음향설계에 빼놓을 수 없는 요소이다. 실의 용도, 실용적에 따라 '최적잔향시간'을 권장하고 있는데, 강연이나 회의에 사용되는 실은 잔향시간이 짧고, 음악에 사용하는 실은 잔향시간이 긴 것이 특징이다.
2.1.1. 잔향 시간의 계산_세이빈(Sabine)의 계산식
잔향시간을 통계적인 고찰에 의해 정량적으로 연구하여 발견한 식으로 실용적 V, 실표면적 S, 실내의 평균 흡음율 α와 관계된다.
T=0.161V/Sα
단, T : 잔향시간(sec), S : 실내의 표면적(m2)
V : 실용적(m2), α : 실내의 평균흡음율
2.1.2. 잔향 시간의 계산_아이링(Eyring)의 계산식
아이링(C.E.Eyring)이 구한 실내의 잔향 시간(T(sec))식. 실용적(Ｖ(㎥))과 실내의 벽ㆍ바닥ㆍ천장 등의 평균 흡음률(α), 그리고 실내의 총표면적(Ｓ(㎡))사이의 관계식은 다음과 같다.
T = 0.161V/(-S*loge(1-α))
T : 잔향시간(sec), S : 실내의 표면적(m2)
V : 실용적(m2), α : 실내의 평균흡음율
2.1.3. 잔향 시간의 계산_크누센 (Knudsen)의 계산식
실용성이 큰 실에서는 공기의 흡음을 고려한 Kundsen의 식을 사용한다.
단, T : 잔향시간(sec), S : 실내의 표면적(m2)
V : 실용적(m2), α : 실내의 평균흡음율
m : 공기흡수에 의한 감쇠계수
2.2. 소리굽쇠
소리굽쇠는 두 갈래로 된 좁은 쇠막대로 특정 주파수(진동수)의 음만을 내도록 고안된 소리기구이다.
모든 물체는 자신만의 고유한 소리를 내며 물체에 따라 고유한 소리의 진동수가 다르다. 보통 하나의 물체에는 여러 개의 고유한 진동수가 존재하여 각각의 고유진동수에 해당하는 음이 섞여서 소리가 난다. 하지만 소리굽쇠는 오직 한 진동수의 음만 내도록 특별히 고안되었다.
2.2.1. 소리 굽쇠와 공명
공명 : 외부적인 힘이 어떤 물체를 그 물체의 고유진동수와 같은 진동수로 강제 진동시킬 때 진폭이 엄청나게 커지는 현상
소리굽쇠가 공명을 내는 원리
고유진동수가 같은 두 개의 소리굽쇠 중 하나의 소리굽쇠를 울리면 떨어져 있는 소리굽쇠는 때리지 않아도 같이 진동한다. 음파가 두 번째 소리굽쇠에 부딪히면서 공기가 소리굽쇠를 강제진동시키기 때문이다. 그리고 공기가 소리굽쇠를 미는 진동수가 소리굽쇠의 고유진동수와 일치하므로 진동의 폭은 점점 더 커지고, 따라서 소리도 더 커진다.
소리굽쇠와 맥놀이
진동수가 약간 다른 두 음파가 동시에 발생하여 합쳐진 음파의 세기가 반복적으로 커졌다 작아졌다 하는 현상을 맥놀이라고 한다. 진동수가 정확히 일치하는 두 소리굽쇠를 울리면 보강간섭을 일으켜 소리의 세기가 4배로 커진다. 하지만 진동수가 약간 다른 경우에는 ‘우웅~우웅~’하는 주기적으로 크기가 변하는 맥놀이를 들을 수 있다.
2.3. 협재굴과 쌍룡굴
한림읍 협재리에 있는 협재굴(狹才窟)은 셋굴ㆍ섯굴ㆍ서굴ㆍ섭재굴이라고 불리는 종유굴이다. 길이 160미터, 높이 2~6.5미터에 너비가 12미터인 이 굴은 옛 문헌에는 적혀 있었으나 굴의 입구가 막혀 알 수 없었다. 그런데 1955년 11월 15일 제릉국민학교의 한 교사가 6학년 학생들을 데리고 충혼묘지를 아름답게 꾸미다가 발견했다. 1971년 9월 31일 천연기념물 제236호로 지정되었다.
쌍룡굴(雙龍窟)은 징거머리굴이라고도 부르는데, 협재굴 위인 협제리 산 2646번지에 있는 종유굴이다. 길이는 380미터, 너비 3~5미터, 높이 2~3미터에 이르는 이 굴 안은 동서 방향 둘로 갈린다. 서쪽으로 들어가면 다시 둘로 나뉘는데, 황금굴 또는 소천굴(昭天窟)이라고도 부른다.
2.4. 3D CAD
컴퓨터를 이용하여 제도(Draft) 및 설계(Design) 하는 행위, 또는 그러한 컴퓨터용 응용프로그램을 말한다.
2.5. 거리 측정기
표적을 향해 레이저를 발사한 뒤 반사되어 되돌아오는 레이저를 검출하여 정확한 거리를 측정하는 장비
레이저거리측정기는 레이저를 발생하는 장치(Transmitter)와 표적에서 반사되어 되돌아온 레이저를 감지하는 광검출기(detector), 그리고 시간계산을 위한 계수기(counter) 등으로 구성되었다. 거리측정은 측정기의 조준선과 레이저 광축을 일치시키고 지향성이 우수한 레이저를 발사한 뒤, 이 레이저가 표적으로부터 반사되어 돌아온 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식으로 진행된다.
2.5.1. 원리_Pulsed laser
대략 1억분의 1초정도의 짧은 레이저 펄스를 발사한 뒤에 빛의 속도로 목표물에 반사해 되돌아오는 시간을 측정하여 목표물까지의 거리를 구하는 방법이다. 목표물까지의 거리를 D라고 하고, 빛의 속도는 c, 측정된 시간이 t이면, 왕복하므로 D=c*t/2라는 식으로 계산된다. 이는 측정거리가 매우 길어서, 지구와 달 사이의 거리도 측정가능하다. 단, 측정 오차가 구하는 시간차가 수십억분의 1초 정도로 제한되기 때문에, 측정거리에 관계없이 5센티미터 정도의 오차를 가진다.
2.5.2. 원리_Frequancy modulation
연속발전형 레이저를 변조(AM, FM)시켜서 목표물을 향해 발사시키고 되돌아 온 광선을 원래의 광파와 비교하여(수학적으로 correlation 함수를 구한다) 거리를 측정하는 방법이다. 이는 매우 정밀하여 1밀리미터 이내의 정밀도를 가질 수 있다. 하지만 연속발진형이기 때문에 측정 가능한 거리가 수십미터 정도밖에 안 된다.
2.5.3. 원리_Phase shift(CW)
연속(CW)발진형 레이저를 발사하고 타겟의 속도와 거리를 둘 다 측정가능하다. 목표물까지의 거리는 송 수신사이의 측정된 위상 차이에 비례한다.
2.5.4. 원리_Triagulation
광학적 삼각측량은 산란된 표면의 변위를 결정하는 비접촉 방법을 제공하고 있다. 그림은 산업적으로 널리 응용되는 레이저 기반의 시스템의 간략한 구조를 보여주고 있다. 저전력 헬륨네온 또는 다이오드 레이저로 점 또는 선의 광을 산란면에 투과한다. 표면에서 산란된 광의 일부는 수렴렌즈를 통과하면서 선형 다이오드 배열이나 위치 감각기에 상을 맺게 된다. 그림과 같이 산란면이 레이저에서 조사된 광과 평행한 변위 성분을 가진다면 산란면의 광의 스폿이 감지기 렌즈의 축과 평행하는 변위성분과 수직한 변위성분을 갖게 된다. 렌즈의 축과 수직한 성분이 이에 해당하는 영상을 감지기 상에 맺히도록 한다. 이 감지기 상의 영상 변위가 산란면의 변위를 결정하는데 이용된다.
2.5.5. 원리_Interferometry
간섭성이 좋은 레이저를 이용하여 목표물을 거울에 놓고 여기에 레이저광선을 입사시킨 후 되반사된 광선과 원래의 광선을 간섭시켜 간섭무늬를 세어가면서 거리를 측정하는 방법이다. 이는 정밀도가 매우 뛰어나서 수 나노미터까지도 측정이 가능하다. 하지만 측정가능 거리가 수 미터 이내로 짧다.
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